mw级双馈异步风力发电机组动态特性研究

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1、MW级双馈异步风力发电机组动态特性研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：周云鹏指导教师：杜静教授专业：机械设计及理论学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一六年五月StudyonDynamicBehaviorofMW-ClassWindTurbineGenerationSystemwithDoublyFedAsynchronousGeneratorAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringByZhouYunpengS

2、upervisedbyProf.DuJingSpecialty:MechanicalDesignandTheoryCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2016中文摘要摘要现代风力发电机组是一个涉及多物理场的复杂耦合系统。为了深入的研究风力发电机组在复杂工况下的动力学响应，本文根据相关规范，采用多体动力学建模方法，结合电机及风机相关控制理论，以MATLAB/SIMULINK和SIMPACK软件为平台，建立了MW级风力发电机组联合仿真模型，研究了该型风电机组在湍流风和风向改变条件下的振动情况

3、，并在考虑发电机电磁转矩激励的情况下，甄别了传动链的潜在共振点。最后，分析了在阵风条件下变桨同步度对变桨轴承的影响。研究内容对风力发电机组建模、仿真和优化具有重要的应用价值和理论意义。论文的主要研究内容及结论如下：①依据多体系统动力学理论和德国劳氏船级社GL2010规范，以SIMPACK软件为平台，建立了风电机组动力学模型，并计算了整机模态。②根据双馈异步感应发电机DFIG暂态数学模型及定子磁链矢量定向控制技术，以MATLAB/SIMULINK软件为平台，建立了DFIG空载并网运行模型，并对其进行了仿真分析，验证了该模型及控制系统的正确性。③利用联合仿真技术，结合变桨与偏航控制原理，建立了风

4、电机组联合仿真模型。并根据风机等级，结合相关标准定义了湍流风模型，阵风模型，风向模型和电网电压模型。④分析了在湍流风及风向变化条件下，风电机组各部件的振动响应。⑤分析了在考虑发电机电磁转矩激励情况下，传动链的潜在共振点。结果表明，发电机电磁转矩对风机传动链的激励作用不能忽视。⑥分析了在阵风条件下，变桨同步度对变桨轴承的影响。结果表明，叶片桨距角的不同会影响轴承载荷分布，接触角和寿命。关键词：风电机组，双馈异步感应发电机，机电耦合，动态特性I英文摘要ABSTRACTAmodernwindturbineisacomplexcoupledsystem,involvingmulti-physical

5、fields.Basedonsomerelevantstandardsandguidelines,theworkestablishestheco-simulationmodelfortheMW-classwindturbinegenerationsystemtodeeplyresearchitsdynamiccharacteristicsunderthedifferentconditionsbyMATLAB/SIMULINKandSIMPACKsoftware.Inordertobuildthemodel,multibodydynamicmodelingmethod,electricalma

6、chineandsomecontroltheoriesareadopted.Theworkanalyzesthevibrationofthewindturbineintheconditionsofturbulentwindandthechangeofwinddirection.Thepossibleresonancepointsareobtained,consideringtheexcitationofthegenerator’selectricaltorque.Inaddition,theeffectsofthedifferencesbetweenpitchanglesonthepitch

7、bearingsarecalculatedunderthegustcondition.Theresearchhasimportantpracticalvalueandtheorymeaningforwindturbine’smodeling,simulationandoptimization.Themaincontentsandtheachievementsoftheworkareasfollows:①Bas